그린수소 시장 우위 선점할 세계 최고 수전해 분리막 개발

에너지기술연 "소재·부품·장비 산업 발전에 기여"

(대전=연합뉴스) 정윤덕 기자 = 국내 연구진이 온실가스 배출이 전혀 없는 그린수소 시장에서 우위를 선점할 세계 최고 수준의 고성능·고안정성 분리막을 개발했다.

한국에너지기술연구원은 수소연구단 조현석 박사 연구팀이 알카라인 수전해 장치의 수소 생산밀도를 혁신적으로 향상시킬 수 있는 분리막을 개발했다고 4일 밝혔다.

해외 상용제품보다 수소 생산밀도를 3배 이상 향상시키면서 수소와 산소의 혼합에 의한 폭발 위험은 현저히 억제하는 기술이다.

알카라인 용액의 물을 전기분해해 수소를 생산하는 알카라인 수전해 기술은 저가의 전극과 분리막 소재를 사용하고 기술적 성숙도와 내구성이 높아 대용량의 그린수소를 생산하기에 적합하지만, 상용 분리막의 친수성 세라믹 입자 분포가 균일하지 않고 미세구조가 치밀하지 않을 뿐만 아니라 수소와 산소의 혼합을 쉽게 억제할 수 없는 단점이 있다.

연구팀은 40㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1ｍ) 크기의 미세 기공이 치밀한 다공성 구조를 구현하고, 기공 주변에 친수성 세라믹 입자들을 조밀하고 균일하게 분포하게 해 문제를 해결했다.

통상의 국내 수전해 장치는 0.4 A/㎠ 이하의 전류밀도에서 고위발열량 기준 49∼77%의 효율을 보이는데, 이번에 개발된 분리막을 적용한 결과, 전류밀도를 3배 높인 1.2A/㎠ 이상 환경에서도 82% 이상의 높은 효율로 수소를 생산할 수 있음이 확인됐다.

연구팀은 알카라인 수전해 시스템을 확대하고 검증할 수 있는 평가 플랫폼도 구축했다.

실제 상용 수전해 시스템과 가깝게 구현된 이 플랫폼은 하루 10㎏ 수소 생산까지 평가할 수 있도록 설계됐다.

이번에 개발된 분리막과 평가 플랫폼은 GS건설에 이전됐다.

연구팀은 분리막을 900㎠로 확대해 30㎾급 알카라인 수전해 시스템에 적용해 검증하고 있으며, 2025년까지 ㎿급 상용 수전해 적용을 위한 ㎡ 면적의 분리막 개발 연구도 수행 중이다.

조현석 박사는 "세계 각국이 앞다퉈 그린수소 생산밀도를 높이는 핵심 소재와 기술을 개발하는 상황에 국내 독자 기술을 통해 그린수소 시장을 선도할 수 있는 경쟁력을 선점했다"며 "그린수소 관련 전·후방 소재·부품·장비 산업 발전에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

수소는 에너지·철강·화학·운송 등 산업 전반에서 수요와 중요도가 증가해 2035년 1.8억t, 2050년 6.5억t 등 전체 에너지 수요의 약 22%에 이를 것으로 전망되고 있다.

cobra@yna.co.kr

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